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Diese Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsschaltung, welche ein
Meßinstrument und ein Warnlicht oder eine andere Warnvorrichtung einschließt. Diese
Erfindung findet besondere Anwendung in Motorfahrzeugen.
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Es ist übliche Praxis geworden, sowohl Warnlichter als auch Meßinstrumente in
Motorfahrzeugen aufzunehmen. Die Meßinstrumente liefern eine Anzeige eines
Kraftstoffpegels, einer Motorkühlmitteltemperatur etc., und die Warnlichter liefern eine
zusätzliche Anzeige einer abnormalen bzw. normwidrigen Bedingung, wie zum
Beispiel eines niedrigen Kraftstoffpegels, einer hohen Kühlmitteltemperatur, eines
niedrigen Öldruckes etc. In Situationen, in denen sowohl ein Meßinstrument als auch ein
Warnlicht zum Überwachen einer besonderen Bedingung vorgesehen sind, ist es übliche
Praxis, die herkömmliche Meßinstrumentschaltung zu verwenden, um das elektrische
Signal für das Warnlicht zu liefern. Zum Beispiel besitzt eine herkömmliche
Überwachungsschaltung für einen Kraftstoffpegel einen Sensor bzw. Meßwertgeber oder Sender
mit einem Widerstand, der mit dem in dem Kraftstofftank vorliegenden Kraftstoffpegel
variiert, und ein Kraftstoff-Meßinstrument, das in der Instrumentengruppe des
Motorfahrzeugs angeordnet ist. Das Warnlicht und die zugeordnete Schaltanordnung sind
üblicherweise nahe dem Meßinstrument angeordnet. Die zugeordnete Schaltanordnung
überwacht die bei dem Meßinstrument verfügbare Spannung und vergleicht sie mit
einem vorher bestimmten Spannungspegel, der dazu bestimmt ist, den Warnpegel zu
repräsentieren.
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Diese bekannten Überwachungsschaltungen sind darauf angewiesen, daß der
Widerstand des Meßinstruments ein bekannter Wert ist. In der Praxis variiert jedoch
der Meßinstrument-Widerstand von einem Meßinstrument zu einem anderen
(infolge von Herstellungstoleranzen und anderen Faktoren), und daher ist ein
aufwendiges Testverfahren bzw. sind viele Tests erforderlich, bevor ein endgültiger Wert eines
Meßinstrument-Widerstands bestimmt werden kann. Andere Faktoren (wie zum
Beispiel eine Drift infolge einer Erwärmung; Temperaturvariationen; etc.) können ebenfalls
bewirken, daß der Meßinstrument-Widerstand variiert, während es in Gebrauch ist, und
können daher eine unzuverlässige Auslösung des Warnlichts zur Folge haben.
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US-A-4,417,231 offenbart eine Anordnung nach dem Stand der Technik gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile zu
überwinden.
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Zu diesem Zweck ist eine Überwachungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung
gegenüber US-A-4,417,231 durch die in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1
spezifizierten Merkmale gekennzeichnet.
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Der Meßwertgeber-Widerstand und der erste, zweite und dritte Widerstand
definieren eine Wheatstone-Brücke, und der Spannungskomparator stellt Änderungen in
einer Spannungsdifferenz bei den Zwischen- bzw. Mittelverbindungen von jedem Arm
der Wheatstone-Brücke fest. Das Meßinstrument bildet keinen Teil der Wheatstone-
Brücke. Diese Erfindung hat daher den Vorteil, daß der Widerstand des Meßinstruments
keinen Einfluß auf die Aktivierung der Warnvorrichtung hat. Dessen Wert vor einer
Installation muß nicht bekannt sein, und irgendwelche Variationen in seinem Widerstand
während eines Gebrauchs beeinflussen die Aktivierung der Warnvorrichtung nicht. Der
Aktivierungspunkt der Warnvorrichtung kann daher genau vorher bestimmt werden.
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Der erste Spannungspegel ist vorzugsweise eine Versorgungsspannung, und der
zweite Spannungspegel ist vorzugsweise eine elektrische Erdung.
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Der erste Spannungspegel wird vorzugsweise von einer Zündschaltung eines
Motorfahrzeugs geliefert.
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Der Meßwertgeber ist vorzugsweise ein Temperatur-Meßwertgeber in der Form eines
Thermistors. Alternativ kann der Meßwertgeber eine
Kraftstoffpegel-Überwachungsvorrichtung oder Öldruck-Überwachungsvorrichtung sein.
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Die Warnvorrichtung ist vorzugsweise ein Warnlicht. In diesem Fall schließt die
Überwachungsschaltung vorzugsweise einen Widerstand ein, der wirkt, um eine
Hysterese durch Zurückführen einer geringen Spannung zu schaffen, wenn das Warnlicht
aktiviert wird.
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Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
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Figur 1 eine schematische Darstellung einer grundlegenden Überwachungsschaltung
gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
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Figur 2 eine ausführlichere schematische Darstellung einer Überwachungsschaltung
gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
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In Figur 1 enthält die grundlegende Überwachungsschaltung 10, die darin
dargestellt ist, ein Meßinstrument mit einer Spule 12, welche zwischen einen ersten Anschluß
14 und eine erste Verbindung 16 geschaltet ist. Ein Meßwertgeber 18 mit einem
variablen Widerstand ist mit einem ersten Widerstand 20 mit einem festen Widerstand
zwischen der ersten Verbindung 16 und einem zweiten Anschluß 22 in Reihe
geschaltet. Eine zweite Verbindung 24 ist zwischen dem Meßwertgeber 18 und dem ersten
Widerstand 20 definiert. Ein zweiter Widerstand 26 und ein dritter Widerstand 28,
welche jeweils einen festen Widerstand besitzen, sind zwischen der ersten Verbindung
16 und dem zweiten Anschluß 22 in Reihe geschaltet. Die zweiten und dritten
Widerstände 26, 28 definieren eine dritte Verbindung 30 dazwischen. Die zweiten und
dritten Verbindungen 24, 30 sind in dieser Reihenfolge mit den Eingängen 32, 34 eines
Spannungskomparators 36 verbunden. Der Ausgang 38 des Spannungskomparators 36
ist mit einer Warnvorrichtung 40 verbunden, die ein Warnlicht und eine zugeordnete
Steuerschaltung sein kann. Der erste Anschluß 14 ist mit einer im wesentlichen
konstanten Versorgungsspannung Vs verbunden, und der zweite Anschluß 22 ist mit einer
elektrischen Erdung verbunden.
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Während eines normalen Betriebs der Überwachungsschaltung 10 ist der
Widerstand des Meßwertgebers 18 direkt auf den Zustand der Bedingung bezogen, die
überwacht wird. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt hängt der Strom durch die Spule 12 des
Meßinstruments von dem Widerstand des Meßwertgebers 18 ab, wobei das
Meßinstrument eine sichtbare Ablesung des tatsächlichen Zustandes der Bedingung, die
überwacht wird, liefert. Irgendwelche Änderungen in der überwachten Bedingung werden
durch eine Änderung in dem Widerstand des Meßwertgebers 18 wiedergegeben, mit
einer sich ergebenden Änderung in dem Strom durch die Spule 12, und eine
Änderung in der durch das Meßinstrument gelieferten Ablesung. Ferner überwacht und
vergleicht der Spannungskomparator 36 die Spannungsdifferenz zwischen den zweiten und
dritten Verbindungen 24, 30. Solange diese Spannungsdifferenz innerhalb eines
vorher bestimmten spezifizierten Bereichs bleibt, wird keine Ausgangsspannung bei dem
Ausgang 38 des Spannungskomparators 36 erzeugt.
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Falls sich jedoch ein abnormaler bzw. normwidriger Zustand ergibt, fällt die
Spannungsdifferenz über die zweiten und dritten Verbindungen 24, 30 außerhalb des vorher
bestimmten spezifizierten Bereichs (in diesem besonderen Fall ändert die
Spannungsdifferenz die Polarität), und eine Ausgangsspannung wird bei dem Ausgang 38 des
Spannungskomparators 36 erzeugt. Diese Ausgangsspannung löst die Warnvorrichtung
40 aus, um eine sichtbare oder hörbare Anzeige eines abnormalen bzw. normwidrigen
Zustandes der Bedingung, die überwacht wird, zu liefern.
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Diese Anordnung weist gegenüber früher bekannten Anordnungen die Vorteile auf,
daß eine zuverlässige Warnung vor einer abnormalen bzw. normwidrigen Bedingung
geliefert wird, welche nicht durch den Widerstand der Spule 12 des Meßinstruments
beeinflußt wird oder von einer Kenntnis des Widerstands abhängt. Der Meßwertgeber
18 und die ersten, zweiten und dritten Widerstände 20, 26, 28 definieren eine
Wheatstonesche Brückenschaltung. Irgendeine Änderung in dem Spannungspegel bei der ersten
Verbindung 16 infolge von Widerstandsänderungen in der Spule 12 beeinflussen
gleichermaßen beide Seiten der Wheatstoneschen Brücke und beeinflussen daher nicht den
vorher bestimmten Punkt, bei dem eine Ausgangsspannung bei dem Ausgang 38 des
Spannungskomparators 36 geliefert wird. Diese Anordnung liefert auch eine einfache,
billige Anordnung, um die Probleme, welche mit früher bekannten Anordnungen
verbunden sind, zu lösen.
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Bei Kenntnis des Widerstandsbereichs des Meßwertgebers 18 werden die Werte der
ersten, zweiten und dritten Widerstände 20, 26, 28 ausgewählt, um den vorher
bestimmten Punkt zu liefern, bei dem erforderlich ist, daß die Warnvorrichtung aktiviert
werden soll. In einer bevorzugten Anordnung werden die Werte der ersten, zweiten
und dritten Widerstände 20, 26, 28 derart ausgewählt, daß während eines normalen
Betriebs die Spannung bei der dritten Verbindung 30 geringer als die Spannung bei der
zweiten Verbindung 24 ist, und derart, daß während abnormaler bzw. normwidriger
Bedingungen die Spannung bei der zweiten Verbindung 24 geringer als die Spannung bei
der dritten Verbindung 30 ist. Der Spannungskomparator 36 vergleicht die Spannungen
bei den zweiten und dritten Verbindungen 24, 30 und aktiviert die Warnvorrichtung,
wenn ein "Null"-Punkt in der Wheatstoneschen Brückenschaltung festgestellt wird.
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Nun auf die ausführlichere, in Figur 2 dargestellte Überwachungsschaltung 50
bezugnehmend ist diese Schaltung zum Überwachen der Temperatur des
Motorkühlmittels eines Motorfahrzeugs geeignet. Die Überwachungsschaltung 50 enthält ein
Temperatur-Meßinstrument 52, einen ersten Widerstand 54, einen Temperatur-
Meßwertgeber 56, einen zweiten Widerstand 58, einen dritten Widerstand 60, einen
Spannungskomparator 62, erste beziehungsweise zweite Anschlüsse 64, 66 und erste,
zweite beziehungsweise dritte Verbindungen 68, 70, 72. All diese Elemente wirken auf
eine ähnliche Weise wie die entsprechend bezeichneten Elemente in Figur 1. Der
Ausgang 74 des Spannungskomparators 62 ist mit einer Warnlicht-Steuerschaltung 76
verbunden, welche ein (nicht dargestelltes) Warnlicht aktiviert, wenn bei dem Ausgang 74
eine Ausgangsspannung erzeugt wird.
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Das Temperatur-Meßinstrument 52 ist in der (nicht dargestellten)
Instrumentengruppe des Motorfahrzeugs angebracht. Der erste Anschluß 64 befindet sich an dem
Temperatur-Meßinstrument 52 und ist mit der Zündschaltung 96 des Motorfahrzeugs
verbunden. Eine Versorgungsspannung Vs wird bei dem ersten Anschluß 64 geliefert,
wenn die Zündung eingeschaltet ist.
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Der Temperatur-Meßwertgeber 56 liegt in der Form eines Thermistors vor und
ist auf dem Motorblock des Motorfahrzeugs angebracht, um die Temperatur des
Motorkühlmittels zu überwachen. Wenn die Temperatur des Kühlmittels ansteigt, fällt
der Widerstand des Thermistors, und umgekehrt. Der Wert des ersten Widerstands
54 wird so niedrig wie möglich gehalten, um eine adäquate Versorgungsspannung über
den Thermistor aufrechtzuerhalten, aber hoch genug, um ein adäquates Signal für den
Spannungskomparator 62 zu liefern. In einem typischen Beispiel hat der Thermistor
einen Widerstand von annähernd 60 Ohm bei der Temperatur, bei der das Warnlicht
aktiviert werden soll, und der erste Widerstand 54 weist einen Wert von 1,6 Ohm auf.
Die zweiten und dritten Widerstände 58, 60 sind ausgewählt, um das gleiche Verhältnis
bei der Warnlicht-Aktivierungstemperatur zu liefern. Auf eine ähnliche Weise zu der
bevorzugten Anordnung des Spannungskomparators 36 von Figur 1 liefert der
Spannungskomparator 62 eine Ausgangsspannung bei seinem Ausgang 74, wenn die
Spannungsdifferenz über die zweiten und dritten Verbindungen 70, 72 eine Null erreicht.
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Die Überwachungsschaltung 50 schließt auch einen Widerstand 78 ein, welcher
wirkt, um eine Hysterese durch Zurückführen einer geringen Spannung zu liefern,
wenn das Warnlicht aktiviert wird. Diese Anordnung hilft, eine positive
Aktivierung/Deaktivierung des Warnlichts zu liefern, und verhindert, daß es flimmert.
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Eine Funkenlücke 80 ist zwischen die zweite Verbindung 70 und eine elektrische
Erdung geschaltet. Ein Widerstand 84 ist zwischen die zweite Verbindung 70 und einen
der Eingänge 86 des Spannungskomparators 62 geschaltet. Eine Diode 88 verbindet den
anderen Eingang 90 (der mit der dritten Verbindung 72 verbunden ist) des
Spannungskomparators 62 mit der Zündschaltung 96 mittels eines Spannungsteilers 92. Ein
Kondensator 94 ist über die Eingänge 86, 90 des Spannungskomparators 62 verbunden.
Diese Komponenten sind wahlfrei, helfen aber, die Überwachungsschaltung 50 gegenüber
Effekte einer elektrostatischen Entladung, Funk- bzw. Hochfrequenz-Interferenz und
abnormaler bzw. normwidriger Versorgungsspannungen zu toleranter machen.
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Die Überwachungsschaltung 50 wirkt auf die gleiche Weise wie der bevorzugte
Betrieb der in Figur 1 dargestellten und oben beschriebenen Überwachungsschaltung 10
und besitzt die gleichen Vorteile. Wenn die Motorkühlmittel-Temperatur einen
abnormal hohen Pegel erreicht, geht die Spannungsdifferenz über die zweiten und
dritten Verbindungen 70, 72 durch Null oder ändert die Polarität. Die Bedingung wird
durch den Spannungskomparator 62 festgestellt, und eine Ausgangsspannung wird bei
dem Ausgang 74 erzeugt. Das Ausgangsspannungssignal wird durch die Warnlicht-
Steuerschaltung 76 festgestellt, und das Warnlicht wird eingeschaltet.
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In Motorfahrzeuganwendungen können ähnliche Überwachungsschaltungen
verwendet werden, um Warnlichter zu aktivieren, wenn ein abnormal niedriger Kraftstoffpegel
oder abnormal niedriger Öldruck in dem Motor festgestellt wird.